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加熱爐網絡控制系統(tǒng)的最少拍響應控制策略
來源：電子技術應用2012年第4期
黃曉爍, 蔣靜坪
浙江大學 電氣工程學院, 浙江 杭州 310027
摘要： 研究加熱爐網絡控制系統(tǒng)的最少拍響應控制策略。推導了加熱爐網絡控制系統(tǒng)的頻域和離散型狀態(tài)方程的數學模型,并采用時間戳神經網絡,對不確定、時變的網絡信息傳輸延時進行預測。重點研究了具有最少拍響應的數字控制器設計方法,導出了數字控制器控制算法。仿真結果表明,提出的控制算法實現了加熱爐精確的溫度控制,無穩(wěn)態(tài)偏差,并具有良好的動、靜態(tài)特性。
中圖分類號： TP13
文獻標識碼： A
文章編號： 0258-7998(2012)04-0070-03
Network based dead-beat response control strategy of the heating stove control systems
Huang Xiaoshuo, Jiang Jingping
College of Electrical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
Abstract： Network with random time delay based dead-beat response control strategy of the heating stove control system has been studied in this paper. At first, the mathematical models of the network based heating stove control system both in frequency domain and discrete state equation have been established, then, using time-stamped BP neural network method to predict the delay time of network is presented. This is followed the digital controller with dead-beat response design method has been given. The control algorithms of the digital controller are derived. Simulation results are illustrated that the accurete temperature control without steady-state error can be achieved the system has excellent dynamic and static performance.
Key words : networked control; random time delay; heating stove; dead-beat response

    加熱爐網絡控制系統(tǒng)是指加熱爐經互聯網形成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。網絡控制系統(tǒng)具有一系列獨特的優(yōu)點:它能實現遠距離的控制與監(jiān)視；可利用互聯網上豐富的信息資源,能增強控制系統(tǒng)的功能；特別是,隨著各種移動通信網接入到互聯網絡后,能實現控制系統(tǒng)的特殊功能。此外,還能簡化控制系統(tǒng)的硬件結構,降低成本,靈活性好,適應性強。因此,網絡控制系統(tǒng)已成為當今控制系統(tǒng)發(fā)展的新方向。

　 雖然網絡控制系統(tǒng)存在著種種的優(yōu)越性,但也存在明顯的不足。主要缺點是：由于網絡的分時、復用、且?guī)捰邢?網絡中信息的傳輸會產生延時,而且延時的長短與網絡的協議、傳輸量、傳輸距離和傳輸時間等諸多因素有關,具有明顯的不確定性、時變性和隨機性,不僅給控制系統(tǒng)的建模、控制、優(yōu)化帶來了很大的困難,而且會影響控制系統(tǒng)的運行性能[1-2]。本文針對網絡控制系統(tǒng)存在的不足,為使加熱爐爐溫得到精確快速的控制,著重研究幾個方面：
    (1)采用時間戳BP神經網絡對不確定、時變的延時進行在線、實時的預測；使不確定系統(tǒng)變換成確定性系統(tǒng)來處理；
    (2)采用預測的延時值,建立了加熱爐網絡控制系統(tǒng)的頻域和離散狀態(tài)方程數學模型；
    (3)為了加快具有大熱慣性加熱爐的溫度動態(tài)響應,采用無穩(wěn)態(tài)誤差、快速響應的最少拍數字控制策略,給出了控制器的設計方法；最后,給出仿真結果,驗證了提出控制算法的有效性。

    

3 仿真研究
3.1 被試加熱爐的技術數據

 


    被試加熱爐型號:SX2-4-10；時間常數:Th=300 s；延時時間:90 s；系統(tǒng)放大倍數:K=7.5。
3.2 仿真結果及結論
    仿真結果如圖3所示。

    在圖3中,曲線1、2分別表示采樣周期為60 s與120 s時的單位階躍響應特性。由圖可見，系統(tǒng)具有最少拍響應特性,即系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為零，過渡過程時間最短，系統(tǒng)輸出僅滯后輸入信號一個采樣周期。并且，當采樣周期縮短時,系統(tǒng)過渡過程時間也相應減少。但必須指出，當采樣周期縮短到一定值時,由于系統(tǒng)的輸入信號幅值有限(系統(tǒng)的能量有限),系統(tǒng)輸出不能服從最少拍響應規(guī)律。
參考文獻
[1] HU S, Yan Weiyong.Stability of networked control systems  subject to input and output packet loss[C]. Decision and Control 2009 hold jointly with the 2009 28th Chinese Control Conference CDC/CCC 2009,15-18, Dec.2009.
[2] Wang Xinlan, Fei Chunguo, Han Zhengzhi. Adaptive predictive functional control for networked control systems with random delays[J]. International Journal of Automation and Computing, 2011,8(1):62-68.
[3] Liu Yi, Sun hexu. Time-stamped multivariable generalized predictive control of network control systems[C]. Computer Design and Applications (ICCDA) International Conference, Volume.3, 2010:211-215.
[4] Rees D. Networked predictive control of internet/intranet Based Systems[C]. 第25屆中國控制會議論文集(下冊), 2006.
[5] 項國波. 時滯系統(tǒng)優(yōu)化控制 [M].北京:中國電力出版社, 2008.

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